给排水工程专业类复习完美课课件

1.1地下水资源地下水的开发利用，需要借助一定的取水工程来实现。取水工程的任务是从地下水水源地中取水，送至水厂处理后供给用户使用，它包括水源、取水构筑物、输配水管道、水厂和水处理设施（如图）。地下水取水构筑物的延伸方向基本与地表面垂直。如管井、筒井等。地下水取水工程系统组合形式取水构筑物的延伸方向基本与地表面平行。如截潜流工程、坎儿井、卧管井等。将垂直系统与水平系统结合在一起，或将同系统中的几种联合成一整体。如辐射井、复合井等1.1地下水资源地下水的开发利用，需要借助一1正是由于地下水具有种种用途，20世纪70年代以来，我国通过各种地下水工程，进行地下水的大量开采利用,进而引发一系列的环境问题。

形成地下水位降落漏斗引发地面沉降、地面塌陷、地裂缝等地质灾害泉水流量衰减或断流引起海水（或咸水）入侵引起生态退化造成地下水水质恶化正是由于地下水具有种种用途，20世纪70年代以来，我2盐泽化、生态退化河流断流海水入侵示意图地下水水质恶化地下水位下降图6-2华北平原浅层地下水降落漏斗分布图[11]盐泽化、生态退化河流断流海水入侵示意图地下水水质恶化地下水位31.2地下水取水构筑物分类1.2地下水取水构筑物分类4给排水工程专业类复习完美课课件5管井直径一般在50～1000mm，深度一般在200米以内；管井主要由井室、井壁管、过滤器及沉砂管构成，见图。当有几个含水层且各层水头相差不大时，可用多层过滤器管井，见图b。（a）单过滤器管井(b)双过滤器管井管井的一般构造2.1管井直径一般在50～1000mm，深度一般在200米以内；管6

井室

井室通常是保护井口免受污染、安装各种设备（如水泵机组或其他技术设备）以及进行维护管理的场所，井口要用优质黏土或水泥等不透水材料封闭，一般不少于3m，并应高出井室地面0.3～0.5m，以防止井室积水流入井内。井室外观井室内井室井室外观井室内7井管

井管也称井壁管，由于受到地层及人工填砾的侧压力，故要求它应有足够的强度，并保持不弯曲，内壁平滑、圆整，以利于安装抽水设备和井的清洗、维修。井管的构造与施工方法、地层岩石稳定程度有关，通常有如下两种情况：井管1井管2井管井管1井管28（1）分段钻进时的异径井管构造（a）（c）（b）(a)(b)(c)分段钻进时井壁管的构造(d)不分段钻进时的同径井管构造（2）不分段钻进时的同径井管构造（d）（1）分段钻进时的异径井管构造（a）（c）（b）(a)(b9

管井的结构井壁管应有足够的强度，内壁平整光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管。钢管可用于任意井深的管井；铸铁管适用于井深小于250m的管井；钢筋混凝土管适用于井深小于150m的管井。井壁管内径应比水泵设备的外径大100mm。分段钻进法与不分段钻进法的井壁管构造有所不同。管井的结构井壁管应有足够的强度，内壁平整10过滤器

过滤器的作用、组成

过滤器是管井的重要组成部分用以集水和保持填砾与含水层的稳定。它的构造、材质、施工安装质量对。它连接于井管，安装在含水层中，管井的出水量、含砂量和工作年限有很大影响，所以是管井构造的核心。过滤器过滤器的作用、组成11过滤器名称进水孔眼的直径或宽度岩层不均匀系数

岩层不均匀系数

圆孔过滤器（2.5～3.0）d50（3.0～4.0）d50条孔和缠丝过滤器（1.25～1.5）d50（1.5～2.0）d50包网过滤器（1.5～2.0）d50（2.0～2.5）d50注：1．d60、d50、d10分别指颗粒中按质量计算有60%、50%、10%粒径小于这一粒径；2．较细砂层取小值，较粗砂层取大值。过滤器名称注：1．d60、d50、d10分别指颗粒中按质量计12过滤器的分类

由不同骨架和不同过滤层可组成各种过滤器。骨架过滤器〔图（a），（b）〕、缠丝过滤器〔图（c），（d）〕、包网过滤器〔图（e）〕、填砾过滤器〔图（f）〕。（a）圆孔（b）缝隙（c）缠丝（d）钢筋骨架（e）包网（f）填砾过滤器类型过滤器的分类（a）圆孔（b）缝隙（c）缠丝（d）钢筋骨架13过滤器的直径、长度

过滤器的直径影响井的出水量，因此它是管井结构设计的关键。为保持含水层的稳定性，需要对过滤器的尺寸，尤其是过滤器的外径，进行入井流速的复核计算：

式中：D—过滤器外径（包括填砾厚度），m；Q—设计出水量，/s；L—过滤器有效长度（工作部分长度），m；n—过滤器进水表面有效孔隙度（一般按50％考虑）；v—允许入井流速，m/s。含水层的允许入井流速可用下式近似

计算：其中k为含水层渗透系数，m/s。

过滤器的直径、长度14过滤器的安装部位滤器的安装部位影响管井的出水量及其他经济技术效益。因此，应安装在主要含水层的主要进水段；同时，还应考虑井内动水位深度。过滤器的安装部位15给排水工程专业类复习完美课课件16假定Q-S遵循线性关系。大口井的主要组成部分是，主要由上部结构、井筒及进水部分组成，见图所示。消毒时在水中的加氯量，可分为两部分，即需氯量和余氯量，需氯量直用于杀死细菌和氧化有机物等所消耗的部分。以上称为DLVO理论，只适用于憎水性胶体，由德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕，伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）。第3节江河固定式取水构筑物①加高分子助凝剂；由于影响最多来自两侧500m处，故只需计算500、250m处之影响。解此行列式可得各Q或各水位降落值。（2）不分段钻进时的同径井管构造氯容易溶解于水（20C和98KPa(1个大气压）时，溶解度7160mg/L),当氯溶解在清水中时，下列两个反应几乎瞬时发生：双流式：适用于冬季浮冰，夏季含砂量高的情况井群互阻计算及分段取水井组

井群系统池内的水深愈大，颗粒沉速不同引起的絮凝也进行的愈完善，所以沉淀池的水深对混凝效果也是有影响的。适用于地下水水位低于10-12m的情况；假定2，3，……，n井在第1口井引起的水位降落值分别为t1-2，t1-3，……，t1-n，则第1口井的水位降落值为影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：按照取水方法和集水方式可分为：泥沙淤积：海滨地区，潮汐运动往往使泥砂移动和淤积，在泥质海滩地区，这种现象更为明显。每个滤间均设有滤池进水和反冲出水两个虹吸管。一、非絮凝性颗粒沉淀过程分析

管井施工增加管井出水量的措施：

真空井法将管井的全部或部分封闭，抽水时使管井处于负压状态，增大水位落差。爆破法将雷管和炸药装在专用的爆破器内，对孔隙、裂隙、溶洞发育不全的坚硬裂隙岩含水层进行爆破。酸洗法对石灰岩含水层的管井采用注酸的方法增大或贯通裂隙和溶洞。假定Q-S遵循线性关系。管井施工增加管井出水量的17

大口井的特点是：大口井不存在腐蚀问题，进水条件较好，使用年限较长，对抽水设备型式限制不大，如有一定的场地且具备较好的施工技术条件，可考虑采用大口井。但是，大口井对地下水位变动适应能力很差，在不能保证施工质量的情况下会拖延工期、增加投资，亦易产生涌砂（管涌或流砂现象）、堵塞问题。大口井的主要组成部分是，主要由上部结构、井筒及进水部分组成，见图所示。2.1大口井的构造2.2大口井的特点是：大口井不存在腐蚀问题，进水条件较好，18大口井的构造实图大口井的构造实图19

大口井结构形式井室井筒进水部分井壁进水孔进水透水井壁井底反滤层进水大口井构造简单、施工方便、容积大能起水量调节作用；深度较浅，对水位变化适应性差。用于开采浅层地下水，口径5～8m，井深≤15m。完整井只有井壁进水，适用于颗粒粗、厚度薄(5～8m)、埋深浅的含水层。含水层厚度较大(＞10m)时，应做成不完整大口井。大口井结构形式井室井壁进水孔进水大口井构造简单20大口井的构造上部结构

上部结构的布设主要取决于水泵站是与大口井分建还是合建，而这又取决于井水位（动水位与静水位）的变化幅度、单井出水量、水源供水规模及水源系统布置等因素，同时做好井口的污染防治工作。大口井的构造上部结构21井筒

井筒包括井中水面以上和水面以下两部分，用钢筋混凝土、砖、石条等砌成。井筒的直径应根据水量计算、允许流速校核及安装抽水设备的要求来确定。井筒的外形通常呈圆筒形、截头圆锥形、阶梯圆筒形等。（a）圆筒形（b）截头圆锥形（c）阶梯圆筒形图6-7大口井井筒外形进水部分

进水部分包括井壁进水孔（或透水井壁）和井底反滤层。井筒（a）圆筒形（b）截头圆锥形（c）阶梯圆筒形图6-7223.1复合井复合井是由非完整大口井和井底下设管井过滤器组成。实际上，它是一个大口井和管井组合的分层或分段取水系统。它适用于地下水水位较高、厚度较大的含水层，能充分利用含水层的厚度，增加井的出水量。实验证明，当含水层厚度大于大口井半径3～6倍，或含水层透水性较差时，采用复合井出水量增加显著。2.33.1复合井复合井是由非完整大口井和井底下设23复合井返回复合井返回244.1辐射井辐射井是由集水井（垂直系统）及水平的或倾斜的进水管（水平系统）联合构成的一种井型，属于联合系统的范畴。因水平进水管是沿集水井半径方向铺设的辐射状渗入管，故称这种井为辐射井。辐射井的现场施工图2.44.1辐射井辐射井是由集水井（垂直系统）及水平25辐射井的构造辐射井的构造26因此，在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。由于Q1=Q2，t1=t2通过坝顶带栏栅的引水廊道取水。影响距离可达数米至数十米之遥。6山区浅水河流取水构筑物用于开采浅层地下水，口径5～8m，井深≤15m。井壁管应有足够的强度，内壁平整光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管井清洗；它适用于地下水水位较高、厚度较大的含水层，能充分利用含水层的厚度，增加井的出水量。钢管可用于任意井深的管井；配备真空泵排气量：近似计算，1吨地下水排气25L，1000m虹吸管排气1L。如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂。因此，实际生产性沉淀池的沉淀时间和水深均影响沉淀效果。h0—沉淀区的水深；配备真空泵排气量：近似计算，1吨地下水排气25L，1000m虹吸管排气1L。（理想沉淀池的沉淀原理）且水质好，缺点是：施工条件复杂、造价高、易淤塞，常有早期报废的现象，应用受到限制。(1)设在水质较好地点一、非絮凝性颗粒沉淀过程分析因而不能解释以下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；井群的互阻影响也叫做井群的干扰。辐射井的类型按集水井本身取水与否，辐射井分为集水井井底与辐射管同时进水和集水井井底封闭仅辐射管进水两种型式。前者适用于厚度较大的含水层。按集取水源的不同，辐射井又分为：集取一般地下水〔如下图（a）〕、集取河流或其他地表水体渗透水〔如下图（b）、（c）〕、集取岸边地下水和河床地下水的辐射井〔如下图（d）〕等型式。按辐射管铺设方式，辐射井有单层辐射管和多层辐射管两种。下图(e)所示为集水井井底封闭的单层辐射管的辐射井。

因此，在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。辐射井的27（e）按补给条件与布置方式分类的辐射井（e）按补给条件与布置方式分类的辐射井28辐射井的构造辐射井的构造见图所示：集水井集水井又称竖井，其作用是汇集辐射管的来水和安装抽水设备等，对于不封底的集水井还兼有取水井的作用。辐射管辐射井的构造295.1渗渠

渗渠是水平敷设在含水层中的穿孔渗水管渠。渗渠可分为集水管和集水廊道两种型式；同时也有完整式和非完整式之分。渗渠施工图2.55.1渗渠渗渠是水平敷设在含水层中的穿孔渗水管30渗渠渗渠由渗水管渠、集水井和检查井组成，如图所示。渗渠渗渠由渗水管渠、集水井和检查井组成，如图所示。31

渗渠

渗渠分集水管和集水廊道两种型式，由于是水平铺设在含水层中，也称水平式取水构筑物。受施工条件的限制，其埋深很少超过10m。渗渠的优点是：既可截取浅层地下水，也可集取河床地下水或地表渗水。且水质好，缺点是：施工条件复杂、造价高、易淤塞，常有早期报废的现象，应用受到限制。渗渠渗渠分集水管和集水廊道两种型式，由于32

渗渠位置选择：

渗渠应选择在河床冲积层较厚、颗粒较粗的河段，并应避开不透水的夹层；渗渠应选择在河流水力条件良好的河段，避免设在有雍水的河段和弯曲河段的凸岸；但也应避开冲刷强烈的河岸；渗渠应选择在河床稳定的河岸。渗渠位置选择：33布置形式：

渗渠的布置布置形式：渗渠的布置34铺设在不同条件下的渗渠，以及对不同施工条件下的要求，见下图（b）铺设在河床下的渗渠（a）铺设在河滩下的渗渠渗渠人工反滤层构造返回铺设在不同条件下的渗渠，以及对不同施工条件下的要求，356.1坎儿井

坎儿井是我国新疆地区在缺乏把各山溪地表径流由戈壁长距离引入灌区的手段以及缺乏提水机械的情况下，根据当地自然条件、水文地质特点，创造出用暗渠引取地下潜流，进行自流灌溉的一种特殊水利工程。坎儿井修复坎儿井2.66.1坎儿井坎儿井是我国新疆地区在缺乏把各山溪地36滤器的安装部位影响管井的出水量及其他经济技术效益。井筒的直径应根据水量计算、允许流速校核及安装抽水设备的要求来确定。15×6×7=216.因此，在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：应设在稳定河床的主流深槽处，有足够的取水深度；D河流出峡谷的三角洲附近图6-2华北平原浅层地下水降落漏斗分布图[11]假定Q-S遵循线性关系。V—水平流速；经验法通过抽水试验得出，较为精确。按集取水源的不同，辐射井又分为：集取一般地下水〔如下图（a）〕、集取河流或其他地表水体渗透水〔如下图（b）、（c）〕、集取岸边地下水和河床地下水的辐射井〔如下图（d）〕等型式。水中悬浮物浓度的影响图6-2华北平原浅层地下水降落漏斗分布图[11]进水部分包括井壁进水孔（或透水井壁）和井底反滤层。所以，可在很宽的范围内选取，而不至于对沉淀效果有明显的影响。(3)确定单井的出水量和对应的水位降落值，进行井群互阻计算，确定管井数目、井距、井群布置方案，确定取水设备型式和容量；AH段，加氯后，氯与氨发生反应，有余氯存在，有一定的消毒效果，但余氯为化合性的氯。二、悬浮颗粒在净水中的拥挤沉淀②水化膜的阻碍（亲水性胶体）坎儿井坎儿井的构造坎儿井的布设，一般大致顺冲积扇的地面坡降，即地下潜流的流向，与之相平行或斜交。其构造由竖井、暗渠、明渠和涝坝（即小型蓄水池）四部分组成，如图所示。滤器的安装部位影响管井的出水量及其他经济技术效益。坎儿井坎儿37给排水工程专业类复习完美课课件38

井流计算理论公式经验公式见后页图稳定流完整井流-裘布衣公式

非稳定流井流公式-泰斯井流公式

井流计算理论公式见后页图稳定流完整井流-裘布衣公39给排水工程专业类复习完美课课件40给排水工程专业类复习完美课课件41给排水工程专业类复习完美课课件42给排水工程专业类复习完美课课件43给排水工程专业类复习完美课课件44给排水工程专业类复习完美课课件45给排水工程专业类复习完美课课件46杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。因此，在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。15×6×7=216.当有几个含水层且各层水头相差不大时，可用多层过滤器管井，见图b。井群互阻计算及分段取水井组

井群系统当水中的有机物主要是氨和氮化合物时，情况比较复杂。通过坝顶带栏栅的引水廊道取水。（四）底栏栅取水构筑物用于开采浅层地下水，口径5～8m，井深≤15m。假定2，3，……，n井在第1口井引起的水位降落值分别为t1-2，t1-3，……，t1-n，则第1口井的水位降落值为渗渠由渗水管渠、集水井和检查井组成，如图所示。大口井的主要组成部分是，主要由上部结构、井筒及进水部分组成，见图所示。氯对消毒有效的三种形态：CL2、HocL、OCL-统称为有效氯，在上述方程中平衡存在。普通快滤池可采用石英砂滤料或无烟煤石英砂双层滤料。渗渠由渗水管渠、集水井和检查井组成，如图所示。G易于崩塌和滑动的河段以及其下游附近河段（1）取水头部设计的一般要求电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电中和作用机理，见图6-4。井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算即在沉淀过程中颗粒之间互不干扰，不在凝聚和破碎，颗粒的大小、形状和密度不变，因此颗粒沉速始终不变。杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。47给排水工程专业类复习完美课课件48给排水工程专业类复习完美课课件49给排水工程专业类复习完美课课件50井流计算过滤器有效长度：过滤器周围含水层中的水流属于三维流动，靠近水泵吸水管管口越近，水流速度越大，管井的出水量越大、管径越小，流速分布的不均匀程度越明显。分段取水：管井抽水时只会对一定厚度的含水层产生影响，厚度超过40米的含水层可在不同深度分别打井抽水。相邻过滤器垂直间距一般10～20m。井流计算过滤器有效长度：分段取水：51井流计算管井设计列步骤：

(1)水文地质资料搜集和现场查勘；

(2)根据含水层埋藏条件、厚度、岩性、水力状况及材料设备、施工条件、初步确定管井的形式与构造，选择取水设备形式和考虑井群布置方案；

(3)确定单井的出水量和对应的水位降落值，进行井群互阻计算，确定管井数目、井距、井群布置方案，确定取水设备型式和容量；

(4)进行管井构造设计。井流计算管井设计列步骤：52

井群互阻计算及分段取水井组

井群系统

按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井群卧式泵井群深井泵井群只有当承压含水层的静水位高出地表时存在。设计方法采取相应管径的管道系统直接收集，然后汇入清水池，或自流进入管网系统；或通过加压泵站送至用户。如：自流泉水供水系统。

井群互阻计算及分段取水井组

53

按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井群卧式泵井群深井泵井群1.通过虹吸管将各水井连接，汇入总集水井。2.虹吸管工作前，需要启动真空泵排出总集水井及虹吸管内空气，然后启动水泵，当各集水井与总集水井之间存在液位差时体系才能工作。3.对管及总集水井密闭性能要求较高。设计要求适用于地下水位较高的情况。配备真空泵排气量：近似计算，1吨地下水排气25L，1000m虹吸管排气1L。设置虹吸管检查井。

井群互阻计算及分段取水井组

井群系统按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井54

按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井群卧式泵井群深井泵井群1.适用于地下水位在6-8m的情况。可每井单独设置卧式泵，也可设置共用卧式泵。3.抽吸力不大，扬程不高，但水泵扬水量较大。

井群互阻计算及分段取水井组

井群系统按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井55

按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井群卧式泵井群深井泵井群适用于地下水水位低于10-12m的情况；可抽取埋深较大的深层地下水。缺点运行成本高，动耗较大。

井群互阻计算及分段取水井组

井群系统按照取水方法和集水方式可分为：自流井井群虹吸式井566山区浅水河流取水构筑物自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程。渗渠可分为集水管和集水廊道两种型式；含水层的允许入井流速可用下式近似余氯量是为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。6山区浅水河流取水构筑物渗渠应选择在河床稳定的河岸。高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：第8节取水构筑物的设计滤器的安装部位影响管井的出水量及其他经济技术效益。我国饮用水标准规定，出厂水游离性余氯在接触30分钟后不应低于0.由于影响最多来自两侧500m处，故只需计算500、250m处之影响。在沉淀过程中，颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状和密度，这种过程称为混凝沉淀。应设在稳定河床的主流深槽处，有足够的取水深度；井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算真空井法将管井的全部或部分封闭，抽水时使管井处于负压状态，增大水位落差。E:在有支流入口的河段上．易在交汇口产生大量的泥沙沉积。进水室的平面尺寸应根据进水孔、格网和闸板的尺寸及安装、检修和清洗等要求确定；它适用于地下水水位较高、厚度较大的含水层，能充分利用含水层的厚度，增加井的出水量。在深水海岸，若地质条件及水质良好，可考虑设置岸边式取水，直接从岸边取水。

井群的互阻影响也叫做井群的干扰。在水位降落值不变的条件下共同工作时，各井的出水量小于单井工作时的出水量在出水量不变的情况下，共同工作时各井水位降落值大于单井工作时的水位降落值

井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算为何研究井群互阻影响？确定互阻情况下的各井出水量，可以确定井的数量及各井的最佳出水量，从而合理布置井群系统，节约投资。或在已知井的数量下，根据抽水试验得出的各井参数进行井群系统供水能力的预测。6山区浅水河流取水构筑物井群的互阻影响也叫做井群的干57

理论公式较为不准确。要求井群系统共同工作时，每井出水量的减少量不得超过单井工作时的20%-30%。理论计算法经验法经验法通过抽水试验得出，较为精确。哪种情况下的井群系统可以忽略互阻影响？井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算理论公式较为不准确。要求理论计算法经验法经验58

1.承压含水层完整井井群计算设定n口完整井并行抽水，且存在互阻，出水量分别为Q1……Qn；由于存在互阻影响；假定2，3，……，n井在第1口井引起的水位降落值分别为t1-2，t1-3，……，t1-n，则第1口井的水位降落值为理论计算法代入井流公式得到n个如同下式所示的表达式解此行列式可得各Q或各水位降落值。井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算1.承压含水层完整井井群计算设定n口完整59

2.无压含水层完整井井群计算设定n口完整井并行抽水，且存在互阻，出水量分别为Q1……Qn；由于存在互阻影响；假定2，3，……，n井在第1口井引起的水位降落值分别为t1-2，t1-3，……，t1-n，则第1口井的水位降落值为理论计算法代入井流公式得到n个如同下式所示的表达式解此行列式可得各Q或各水位降落值。井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算2.无压含水层完整井井群计算设定n口完整60

引入出水量减少系数α

α的定义：该井与井群系统中的其他井共同工作且存在互阻，当水位降落值与该井单独工作保持不变时的出水量相对单井工作出水量的减少比例。α值的确定方法如下经验法假定Q-S遵循线性关系。井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算引入出水量减少系数αα的定义：该井与井群61

α值的确定方法如下经验法假定Q-S遵循线性关系。12S1S2Q1Q2假定各井单独抽水时，所允许的水位降落值分别为S1和S2，则单井工作流量分别为Q1，Q2.井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算α值的确定方法如下经验法假定Q-S遵循62

α值的确定方法如下经验法假定Q-S遵循线性关系。为计算互阻系数，各井单独工作，使其水位降落值分别达到S1和S2，同时观察各井分别达到此值时未工作井的水位降落值，分别记为t1-2和t2-1。但同时工作时的水位降落值肯定小于t1-2和t2-1，把2井在1处及1井在2处产生的水位降落值记为t/1-2和t/2-1则，此时各井出水量分别为Q/1，Q/2.t2-112S1S2t1-2t/1-2t/2-1Q/1Q/2井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算α值的确定方法如下经验法假定Q-S遵循63

根据α值的定义求得1井的减少系数为经验法由于两井同时工作时，t/根本无法求出，此式仍不能使用。考虑如下处理方法：假定两井抽水时，在2号井抽水量与1号井相同且1号井水位已降落至t1的条件下，1号井水量仍为Q1，则1号井水位降落值为S1+t1；得1号井在两种水位降落值情况下的出水量之比为则由于Q1=Q2，t1=t2井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算根据α值的定义求得1井的减少系数为经验法由于两64

说明经验法应用上述公式，设计井与实验井必须处于同一含水层，且设计井与实验井的形式、构造尺寸应该基本相同。当两个设计井的间距与实验井间距相同时，可直接采用实验数据得到的减少系数进行设计。若实验井间距L1与设计井间距L1-2不等时，需按照下式计算若多井联合工作，对第1井而言，需要迭加所有的减小系数进行计算。井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算说明经验法应用上述公式，设计井与实验井必须处于65

例题经验法拟建直径为350mm，间距为250m，直线排列的管井8口。已知影响半径为650m；得到了两口间距为200m，直径为350mm管井的抽水试验资料。求各设计井水位降落值为6m时，共同工作条件下的出水量。实验井1实验井2Q1S1q1t1-2Q2S2q2t2-1L/smL/smmL/smL/smm6.101.205.080.196.151.215.080.1914.202.755.160.4014.102.735.160.4024.504.705.210.7224.704.745.210.71井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算例题经验法拟建直径为350mm，间距为250m66

解经验法首先验证Q-S关系井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算解经验法首先验证Q-S关系井群互阻计算及分段取67

解经验法计算各次抽水试验时的减少系数α1=0.137α2=0.137α//1=0.127α//2=0.127α///1=0.130α///2=0.132均取大值0.137井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算解经验法计算各次抽水试验时的减少系数α1=0.68

解经验法在影响半径为650m，井距为250m的情况下，哪几个井存在互阻？由于影响最多来自两侧500m处，故只需计算500、250m处之影响。250m250m250m250m250m250m12345671号受2、3号影响2号受1、3、4号影响3号受1、2、4、5号影响4号受2、3、5、6号影响5号受3、4、6、7号影响6号受4、5、7号影响7号受5、6号影响α250=0.109；α500=0.029井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算解经验法在影响半径为650m，井距为250m的69

解经验法250m250m250m250m250m250m1234567α250=0.109；α500=0.029；S=6m井编号∑α1-∑αqQ/L/smL/s10.1380.8625.1526.63620.2470.7535.1523.26830.2760.7245.1522.37240.2760.7245.1522.37250.2760.7245.1522.37260.2470.7535.1523.26870.1380.8625.1526.638井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算解经验法250m250m250m250m25070

解经验法井编号Q/∑Q/L/s126.636223.268322.372422.372522.372623.268726.638166.924若要求结果保持小数点后两位有效数字，则需要在计算过程中保持三位有效数字方可。据结果得出共同工作时的出水量为169.92L/s。无互阻时的出水量为5.15×6×7=216.300L/s。得出出水量减少系数为（216.300-169.924）/216.300=22.83%井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算解经验法井编号Q/∑Q/L/s126.636271第1节江河特征与取水构筑物的关系

径流特征泥沙运动河床演变第2节江河取水构筑物位置的选择

第3节江河固定式取水构筑物岸边式河床式斗槽式第4节江河移动式取水构筑物浮船式缆车式第5节湖库取水构筑物隧洞式分层取水自流管式取水第6节山溪浅水河流取水构筑物

低坝式底栏栅式第7节海水取水构筑物

引水管渠岸边式取水潮汐式取水第8节取水构筑物的设计

第1节江河特征与取水构筑物的关系径流特征第7213.2地表水取水位置的选择选择江河取水构筑物位置时，应考虑以下基本要求：(1)设在水质较好地点A:在排污河段，应设在排污口的上游100－150m以上；B:取水构筑物应避开河流中的回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物C：潮汐河段和河流入海口易受咸水入侵的地方设置取水构筑物应考虑到可能的影响，尽可能避免。D:其他可能对水质产生影响的因素，如农田排水的农药污染等。

13.2地表水取水位置的选择选择江河取水构筑物位置时，7313.2地表水取水位置的选择(2)具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深A：在弯曲河段上，取水构筑物位置宜设在河流的凹岸，B:

河岸凸岸，岸坡平缓，容易淤积，深槽主流离岸较远，一般不宜设置取水构筑物。C:

在顺直河段上，取水构筑物位置宜设在河床稳定、深槽主流近岸处，在取水构筑物处水深一般要求不小于2.5-3.0m。D:在有边滩、沙洲的河段上取水时，应注意了解边滩、沙洲形成的原因，移动的趋势和速度，取水构筑物不宜设在可能移动的边滩、沙洲的下游附近，以免日后被泥沙堵塞。E:在有支流入口的河段上．易在交汇口产生大量的泥沙沉积。因此，取水构筑物应离开支流出口处上下游有足够的距离13.2地表水取水位置的选择(2)具有稳定河床和河岸，74

13.2地表水取水位置的选择（3）取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件的地段，并有较好的地形及施工条件(4)靠近主要用水地区(5)应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物(6)避免冰凌的影响(7)应与河流的综合利用相适应，不影响航运和防洪，符合整体规划的要求。（8）供生活饮用水的地表水取水构筑物的位置，应位于城镇和工业企业上游的清洁河段。13.2地表水取水位置的选择（3）取水点应设在具75

13.2地表水取水位置的选择在下列地段不宜设置取水口，如需设置，应取得论证资料：A：弯曲河段的凸岸，B呈环状弯曲的河段的河内环C分岔河道的分岔和汇合段D河流出峡谷的三角洲附近E河道出海口区域F游荡性河段G易于崩塌和滑动的河段以及其下游附近河段H可能收到漂木，流冰冲击的地点I汇入水库或湖泊的河流或支段的汇入段13.2地表水取水位置的选择在下列地段不宜设置取76进水部分包括井壁进水孔（或透水井壁）和井底反滤层。胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。PH低HocL较多吸引势能：EA－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。选择江河取水构筑物位置时，应考虑以下基本要求：泥沙淤积：海滨地区，潮汐运动往往使泥砂移动和淤积，在泥质海滩地区，这种现象更为明显。一、非絮凝性颗粒沉淀过程分析（一）山区浅水河流特点动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。按补给条件与布置方式分类的辐射井侧坝进水逆流式斗槽:适用于含沙量较高的河流。井群互阻计算及分段取水井组

井群互阻计算（三）低坝式取水构筑物（3）取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好的工6山区浅水河流取水构筑物井室通常是保护井口免受污染、安装各种设备（如水泵机组或其他技术设备）以及进行维护管理的场所，井口要用优质黏土或水泥等不透水材料封闭，一般不少于3m，并应高出井室地面0.每个滤间均设有滤池进水和反冲出水两个虹吸管。解此行列式可得各Q或各水位降落值。③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；13.3固定式取水构筑物（一）岸边式取水构筑物直接从岸边进水口取水的构筑物称为岸边式取水构筑物，它由进水间和泵房两部分组成。岸边式取水构筑物无需在江河上建坝，适用于当河岸较陡，主流近岸，岸边水深足够，水质和地质条件都较好，且水位变幅较稳定的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。根据进水间与泵房是否合建，岸边式取水构筑物可分为合建式和分建式两种。进水部分包括井壁进水孔（或透水井壁）和井底反滤层。13.3771．合建式岸边取水构筑物阶梯式布置1-进水间；2-进水室；3-吸水室；4-进水孔；5-格栅；6-网格；7-泵房；8-阀门井1．合建式岸边取水构筑物阶梯式布置1-进水间；2-进水室；378水平式布置水平式布置79卧式泵改为立式泵或轴流泵，且吸水间在泵房下面

1-进水间；2–泵房；3-立式泵；4-立式电动机卧式泵改为立式泵或轴流泵，且吸水间在泵房下面1-进水间；2802．分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物1-进水间；2-引桥；3-泵房2．分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物1-进水间；2-81（二）河床式取水构筑物河床式取水构筑物与岸边式基本相同，但用伸入江河中的进水管（其末端设有取水头部）来代替岸边式进水间的进水孔。它主要由泵房、集水间、进水管和取水头部组成。床式取水构筑物根据集水井与泵房间的联系，可分为合建式与分建式。河床式取水构筑物按照进水管形式的不同，可以分为四种基本形式：自流管取水式、虹吸管取水式、水泵直接取水式和江心桥墩取水式。（二）河床式取水构筑物河床式取水构筑物与岸边式基本相同，但用82（a）合建式；（b）分建式1－取水头部；2－进水管；3－集水井；4－泵房1．自流管取水式（a）合建式；（b）分建式1．自流管取水式832．虹吸管取水式1-取水头部；2-虹吸管；3-集水井；4-泵房2．虹吸管取水式1-取水头部；2-虹吸管；3-集水井；4-泵843．水泵直接吸水式1-取水头部；2-水泵吸水管；3-泵房3．水泵直接吸水式1-取水头部；2-水泵吸水管；3-泵房854．江心桥墩取水式1-集水井；2-进水孔；3-泵房；4-引桥；5-出水管4．江心桥墩取水式1-集水井；2-进水孔；3-泵房；4-引桥86顺流式：适用于含泥沙甚多、面冰凌不严重的河流。

逆流式：适用于冰凌严重，而泥沙较少的河流

侧坝进水逆流式斗槽:适用于含沙量较高的河流。是逆流式斗槽的一种改进双流式：适用于冬季浮冰，夏季含砂量高的情况

（三）斗槽式取水构筑物顺流式：适用于含泥沙甚多、面冰凌不严重的河流。（8713.4移动式取水构筑物（一）浮船式取水构筑物将取水设备直接安置在浮船上，由浮船、锚固设备、连络管及输水斜管等部分组成。

阶梯式连接的浮船式取水构筑物柔性联络管连接刚性联络管连接13.4移动式取水构筑物（一）浮船式取水构筑物将取88（二）缆车式取水构筑物1－泵车；2－坡道；3－支墩；4－输水管；5－绞车房（a）斜桥式（b）斜坡式缆车式取水构筑物由泵车、坡道或斜桥、输水管和牵引设备等部分组成。（二）缆车式取水构筑物1－泵车；2－坡道；3－支墩；4－输水8913.5湖泊和水库取水构筑物（一）湖泊和水库特征湖泊和水库的水位与其蓄水量和来水量有关，其年变化规律基本上属于周期性变化。湖泊和水库具有良好的沉淀作用，水中泥砂含量较低，浊度变化不大。但在河流入口处，由于水流突然变缓，易形成大量淤积。不同的湖泊或水库，水的化学成分不同。湖泊、水库中的水流动缓慢，浮游生物较多，多分布于水体上层10m深度以内的水域。13.5湖泊和水库取水构筑物（一）湖泊和水库特征湖泊和水库90（三）取水构筑物类型1．隧洞式取水和引水明渠取水

岩塞爆破法示意图（三）取水构筑物类型1．隧洞式取水和引水明渠取水岩塞爆破法912．分层取水的取水构筑物为避免水生生物及泥砂的影响，应在取水构筑物不同高度设置取水窗。根据不同水深的水质情况，取得低浊度、低色度、无嗅的水。2．分层取水的取水构筑物为避免水生生物及泥砂的影响，923．自流管式取水构筑物采用自流管或虹吸管把水引入岸边深挖的吸水井内，然后水泵的吸水管直接从吸水井内抽水，泵房与吸水管可以合建，也可分建。

3．自流管式取水构筑物采用自流管或虹吸管把水引入岸边9313.6山区浅水河流取水构筑物（一）山区浅水河流特点河床多为粗颗粒的卵石、砾石或基岩，稳定性较好。河床坡降大、河狭流急，洪水期流速大，洪水期推移质多。水位和流量变化幅度大。水质变化剧烈。北方某些山区河流潜冰（水内冰）期较长。13.6山区浅水河流取水构筑物（一）山区浅水河流特点河床多94（二）取水特点山区河流枯水期河流流量很小，取水量占河水枯水径流量的比重很大，有时高达70％～90％。平枯水期水层浅薄，不能满足取水深度要求，需要修筑低坝抬高水位或采用底部进水的方式解决。洪水期推移质多，粒径大，因此，在山区浅水河流的开发利用中，既要考虑到使河水中的推移质能顺利排除，不致大量堆积，又要考虑到使取水构筑物不被大颗粒推移质损坏。

（二）取水特点山区河流枯水期河流流量很小，取水量占河水枯水径95（三）低坝式取水构筑物固定式低坝平面图1－溢流坝（低坝）；2－冲沙闸；3－进水闸；4－引水渠；5－导流堤；6－护坦1．固定式（三）低坝式取水构筑物固定式低坝平面图1．固定式962．活动式袋形橡胶坝2．活动式袋形橡胶坝97浮体闸浮体闸98（四）底栏栅取水构筑物通过坝顶带栏栅的引水廊道取水。由拦河低坝、底栏栅、引水廊道、沉沙池、取水泵站等部分组成。在河床较窄、水深较浅、河床纵坡降较大、大颗粒推移质特别多的山溪河流，且取水量占河水总量比例较大时采用。1－溢流坝（低坝）；2－底栏栅；3－冲沙室；4－进水闸；5－第二冲沙室；6－沉沙池；7－排沙渠；8－防洪护坦（四）底栏栅取水构筑物通过坝顶带栏栅的引水廊道取水。由拦河低9913.7海水取水构筑物（一）海水取水的特点海水含盐量高，腐蚀性强。海生生物的影响与防治：海生生物的大量繁殖常堵塞取水头部、格网和管道，且不易清除，对取水安全可靠性构成极大危胁。可采用加氯法去除。潮汐和波浪：取水构筑物应设在避风的位置，对潮汐和海浪的破坏力给予充分考虑。泥沙淤积：海滨地区，潮汐运动往往使泥砂移动和淤积，在泥质海滩地区，这种现象更为明显。因此，取水口应避开泥砂可能淤积的地方，最好设在岩石海岸、海湾或防波堤内。13.7海水取水构筑物（一）海水取水的特点海水含盐量高，腐1001．引水管渠取水当海滩比较平缓时，可采用自流管或引水管渠取水。（二）海水取水构筑物分类1－防浪墙；2－进水斗；3－引水渠；4－沉淀池；5－滤网；6－泵房引水渠取海水的构筑物剖面图平面图1．引水管渠取水当海滩比较平缓时，可采用自流管或引水管渠取水1012．岸边式取水在深水海岸，若地质条件及水质良好，可考虑设置岸边式取水，直接从岸边取水。（三）海水取水构筑物分类3．潮汐式取水1－蓄水池；2－潮门；3－取水泵房；4－海湾2．岸边式取水在深水海岸，若地质条件及水质良好，可考虑设置岸102固定式取水构筑物的构造和设计（一）岸边式取水构筑物1．进水间进水室的平面尺寸应根据进水孔、格网和闸板的尺寸及安装、检修和清洗等要求确定；吸水室的设计要求一般与泵房吸水井基本相同。吸水室的平面尺寸按水泵吸水管的直径、数目和布置要求确定。2．进水孔不同高程处分层设置进水孔固定式取水构筑物的构造和设计（一）岸边式取水构筑物1．进水间1033．进水间的附属设备（1）格栅：在取水头部或进水间的进水孔处设置。金属框架栅条与进水孔形状相同断面：：矩形、圆形等。厚度：10mm间距：根据取水量大小、冰絮和漂浮物等情况确定。进水孔的过栅流速3．进水间的附属设备（1）格栅：在取水头部或进水间的进水孔处104（2）格网：格栅后设置。平板格网旋转格网（3）排泥：采用排砂泵、排污泵、压缩空气提升器等设备。（4）起闭设备：在进水间的进水孔、格网和横向隔墙的联通孔上设置。常用平板闸门、滑阀和蝶阀等。（5）起吊设备：设在进水间上部的操作平台上，用以起吊格栅、格网、闸板和其它设备。常用起吊设备有单轨吊车与桥式吊设备车。（2）格网：格栅后设置。平板格网旋转格网（3）排泥：采用排砂1054．岸边式取水泵房水泵型号和台数：3～4台。泵房平面：矩形、圆形等。取水泵房的起吊设备：一级起吊和二级起吊。防渗；抗浮：增加重物、锚固、增加摩擦。4．岸边式取水泵房水泵型号和台数：3～4台。106（二）河床式取水构筑物1．取水头部（1）取水头部设计的一般要求应设在稳定河床的主流深槽处，有足够的取水深度；选择合理的外形和较小的体积，以避免对周围水流产生大的扰动，同时防止取水头部受冲刷，甚至被冲走；取水头部应防止冰块堵塞和冲击，并防止船只、木筏碰撞，可在上游或周围设置航标加以保护。（二）河床式取水构筑物1．取水头部（1）取水头部设计的一般要107（2）取水头部的型式与构造管式取水头部（a）顺水流式；（b）水平式；（c）垂直向上式；（d）垂直向下式喇叭管取水头部（2）取水头部的型式与构造管式取水头部（a）顺水流式；（b）108蘑菇式取水头部蘑菇式取水头部109鱼形罩式取水头部鱼形罩式取水头部110箱式取水头部圆形箱式取水头部菱形箱式取水头部箱式取水头部圆形箱式取水头部菱形箱式取水头部111桥墩式取水头部桥墩式取水头部112桩架式取水头部岸边隧洞式喇叭口形取水头部桩架式取水头部岸边隧洞式喇叭口形113活动式取水头部斜板式取水头部活动式斜板式114（3）取水头部进水孔的设计进水孔的位置和方向应根据水流中含泥沙、漂浮物及冰凌等情况确定，一般布置在取水头部的侧面和下游面，多朝向下游或与水流方向垂直。漂浮物和泥沙较少的河流，可在取水头部下游侧开进水孔；有漂浮物或流冰的河流，应在侧面设进水孔，以免水面旋涡吸入漂浮物；河床为易冲刷的土壤、含沙量大且竖向分布不均匀的河流，当漂浮物或流冰少时，可在取水头部的顶部设进水孔；一般不宜在迎水面设进水孔。（3）取水头部进水孔的设计进水孔的位置和方向应根据水流中含泥1152．进水管（1）设计要求（2）进水管型式

自流管和虹吸管（3）进水管的冲洗正向冲洗：指冲洗时管内水流方向与正常运行时的水流方向一致，也称顺冲。反向冲洗：指管内水流方向与正常运行时方向相反，即泥沙流向河床。2．进水管（1）设计要求116

水中胶体的稳定性胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。胶体颗粒的双电层结构见图6-1。滑动面上的电位：称为电位，决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。水中胶体的稳定性117

118

理论胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与吸引能，分别由静电斥力与范德华引力产生。排斥势能：ER－1/d2

吸引势能：EA－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）由此可画出胶体颗粒的相互作用势能与距离之间的关系，见图6-2。当胶体距离x<oa或x>oc时，吸引势能占优势；当oa<x<oc时，排斥势能占优势；当x=ob时，排斥势能最大，称为排斥能峰。胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kT，当其大于排斥能峰时，胶体颗粒能发生凝聚。以上称为DLVO理论，只适用于憎水性胶体，由德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕，伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）。理论119

120

混凝机理

1．电性中和作用机理电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电中和作用机理，见图6-4。（1）压缩双电层加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则，即：凝聚能力离子价数6。该机理认为电位最多可降至0。因而不能解释以下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。混凝机理121

122

（2）吸附－电性中和这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。其特点是：当药剂投加量过多时，电位可反号。

2．吸附架桥吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥，架桥模型示意见图6-5。高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；②但投加过多，会出现“胶体保护”现象，见图6-6；

（2）吸附－电性中和123

3．网捕或卷扫金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。3．网捕或卷扫124

3．混凝控制指标

自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程。相应设备有混合设备和絮凝设备。混合（凝聚）过程：在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、及颗粒脱稳。平均G＝700~1000s-1，时间通常在10～30s，一般<2min散药剂，此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝。絮凝过程：在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。同向絮凝效果不仅与G有关，还与时间有关。在絮凝阶段，通常以G值和GT值作为控制指标。平均G＝20－70s-1，GT＝1～104－105

随着絮凝的进行，G值应逐渐减小。3．混凝控制指标1256.4影响水混凝的主要因素概述影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：①原水性质，包括水温、水化学特性、杂质性质和浓度等；②投加的凝聚剂种类与数量；③使用的絮凝设备及其相关水力参数。6.4影响水混凝的主要因素概述126

水温影响水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有：①无机盐水解吸热；②温度降低，粘度升高――布朗运动减弱；③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；④水温与水的pH值有关水温影响127

水的pH和碱度影响

水的pH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有关。混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象等密切有关。当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成H+，但水中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。石灰投量按下式估算：

[CaO]=3[a]–[x]+[δ]（6-13）式中[CaO]：纯石灰CaO投量，mmol/L；

[a]：混凝剂投量，mmol/L；

[x]：原水碱度，按mmol/L，CaO计；[δ]：保证反应顺利进行的剩余碱度，一般取0.25~0.5mmol/L（CaO）。一般石灰投量通过试验决定。水的pH和碱度影响128水中悬浮物浓度的影响

杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。可采取的对策有：①加高分子助凝剂；②加粘土③投加混凝剂后直接过滤如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂。水中悬浮物浓度的影响杂质浓度低，颗129

130

131

132

絮凝设备

1.隔板絮凝池隔板絮凝池分往复式和回转式，见图6-15与图6-16。隔板絮凝池的水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。往复式总水头损失一般在0.3~0.5m，回转式的水头损失比往复式的小40％左右。隔板絮凝池特点：构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。适应大水厂。隔板絮凝池的设计参数：

絮凝设备133

134

2.折板絮凝池通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷平行安装称“同波折板”，波峰相对安装称“异波折板”。与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安装维修较困难，折板费用较高。其示意图见图6-17与图6-18。2.折板絮凝池135

136

137

3机械絮凝池

机械絮凝池的剖面示意见图6-19。搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式。第一格搅拌强度最大，而后逐步减小，G值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积。

3机械絮凝池138

139

4.穿孔旋流絮凝池

由若干方格组成。分格数一般不少于6格。流速逐渐减小，G也相应减小以适应絮凝体形成，孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流速宜取0.2～0.3m/s。絮凝时间15～25min。穿孔旋流絮凝池的平面示意图见图6-20。穿孔旋流絮凝池的优点是构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池组合应用。

4.穿孔旋流絮凝池140

141

5.网格、栅条絮凝池

网格、栅条絮凝池设计成多格竖井回流式。每个竖井安装若干层网格或栅条，各竖井间的隔墙上、下交错开孔，进水端至出水端逐渐减少，一般分3段控制。前段为密网或密栅，中段为疏网或疏栅，末段不安装网、栅。网格（栅条）絮凝池的示意图见图6-21。5.网格、栅条絮凝池142

143沉淀和澄清

水中固体颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀，按着水中固体颗粒的性质，沉淀分为三类：1.自然沉淀颗粒在沉淀过程中不改变其大小、形状和密度。2.混凝沉淀在沉淀过程中，颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状和密度，这种过程称为混凝沉淀。3.化学沉淀在某些特种水处理中，投加药剂使水中溶解杂质结晶为沉淀物，称为化学沉淀。沉淀和澄清水中固体颗粒依靠重力作用144悬浮颗粒在净水中的沉淀自由沉淀：颗粒沉淀时不受容器壁和其他悬浮物的影响，颗粒状沉淀。拥挤沉淀：颗粒处于互相干扰的沉淀（网状沉淀）。一、悬浮颗粒在净水中的自由沉淀一般认为，悬浮颗粒与器壁的距离大于50倍颗粒的直径，同时体积浓度小于0.002时（5400mg/L），可认为自由沉淀，此时的沉淀速度称为自由沉淀速度。悬浮颗粒在净水中的沉淀自由沉淀：145二、悬浮颗粒在净水中的拥挤沉淀

自由沉淀可以看成单个颗粒在无边无际的水体中下沉，此时颗粒排挤开同体积的水，水将以无限小的速度上升，当大量颗粒在有限的水中下沉时，被排挤的水便有一定的速度，使颗粒所受到的摩擦阻力有所增加，颗粒处于互相干扰状态，此过程称为拥挤沉淀，此时的沉淀速度称为拥挤沉速。

一般讲，当原水含沙量增到一定数量，泥沙即处于拥挤沉淀状态，含沙量再大时，再沉淀过程中会产生浊度相差悬殊的清水区和浑水区，两区交界面清晰可见，称为浑液面，该面缓缓下降，直至泥沙完全沉积为止。黄河高浊度水当含沙量＞6kg/m3时，具有拥挤沉淀性质；当含沙量＞15~20kg/m3时，就出现清晰可见的浑液面。二、悬浮颗粒在净水中的拥挤沉淀自由沉淀可以看146一、非絮凝性颗粒沉淀过程分析（理想沉淀池的沉淀原理）1.颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程中颗粒之间互不干扰，不在凝聚和破碎，颗粒的大小、形状和密度不变，因此颗粒沉速始终不变。2.水流沿着水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等。在流动过程中，v始终不变。3.颗粒沉到池底即认为已被去除。理想沉淀池应符合以下三个假定：一、非絮凝性颗粒沉淀过程分析（理想沉淀池的沉淀原147沉淀效率：式中：L—沉淀区的长度；h0—沉淀区的水深；

V—水平流速；B—沉淀区的宽度；

A—沉淀区的面积；ui—小于截流速度的沉速（截流沉速）。q—表面负荷率（单位面积沉淀区单位时间所沉淀的水量）；

E—沉淀效率。●BAB´A´u0uibmvv●b′△ABB′～△Abb′相似同样所以沉淀效率：式中：L—沉淀区的长度；h0148三、影响平流沉淀池沉淀效果的因素1、进水的影响水流经进水穿孔板孔眼的流速0.1～0.2m/s,较池中水流速3～20m/s高出很多，所以进池水流有很大的功能，它能在池内持续很长距离才逐渐消失，这种射流加剧水的紊动，从而影响沉淀效果。影响距离可达数米至数十米之遥。在沉淀池的末端，以水流的出水溢流堰顶为轴心向上形成出流水舌，细粒杂质在出流水舌夹带下能随水流流出池外，从而使沉淀效果降低。2、异重流的影响浑水进入沉淀池后，因水中颗粒杂质不断沉淀而逐渐变清，流出沉淀池的水中浑水物质的含量已经很少，浑水和清水的比重是不同的。即进入沉淀池浑水的比重比流出沉淀池清水的比重大。比重大的浑水进沉淀池后，在重力作用下会潜入池的底部流动，形成所谓的浑水异重流。三、影响平流沉淀池沉淀效果的因素1、进水的影响149此外，水的比重与温度有关，当进水温度较池内水温高时，进水有可能趋向池表流动，形成温度异重流，当进水温度较池水温度低时，将会加剧浑水异重流。3、水流紊动性和稳定性对沉淀效果的影响水的紊动性以雷诺数Re判别浑水异重流是平流沉淀池中的基本现象之一，当进池浑水的浓度高时异重流的现象就明显一些，进池浑水的浓度低时，异重流现象就不如浓度高时明显。

—水的流速；R—水力半径；

—水的运动拈滞系数。此外，水的比重与温度有关，当进水温度较池内水温150一般认为，在明渠流中，Re＞500时，水流是紊流状态，平流沉淀池中水流的Re一般为4000～15000，属紊流状态。此时水流除水平流速外，尚有上、下、左、右的脉动分速，且伴有小的涡流体，对水中杂质颗粒的沉降是有影响的，因此，在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。Fr高，惯性力作用相对增加，重力相对减少。水流对温差、密度异重流及风浪等影响的抵抗的能力强，使沉淀池中的水流流型保持稳定，一般认为平流沉淀池中Fr＞10-5。在沉淀池中，降低Re和提高Fr的有效措施是减小水力半径R，平流沉淀池的纵向分隔及斜板、斜管沉淀池都能达到上述目的。水的稳定性以费劳德数判别R—水力半径；—水平流速；g—重力加速度。一般认为，在明渠流中，Re＞500时，水流是151

在沉淀池中，增大，一方面提高Re，加强水力的紊动性而不利于沉淀，但另一方面也提高了Fr，而加强了水的稳定性，从而有利于沉淀效果的提高。所以，可在很宽的范围内选取，而不至于对沉淀效果有明显的影响。我国各地一般=10